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关于FLUENT 模拟计算的几点见解 （交流学习，仅供参考） 前言 对于很多初学者而已，FLUENT 软件的几个概念以及常用边界条件的设定非常容易 淆。比如：软件里面有静压（staticpressure）、动压（dynamicpressure）、表压（gaugepressure）、 总压 （totalpressure）、绝对压力 （absolutepressure）以及参考压力亦即操作压力 （operating pressure）；常用的边界条件有速度入口 （velocity inlet）、压力入口 （pressure inlet）、自由流 出口 （outflow）、压力出口 （pressure outlet）。以下的论述都是把专业的术语通俗化，要想写 论文或者报告的话，还是需要用专业术语来解释 （可以查看官方帮助文档），这里仅仅用通 俗的描述，便于初学者的理解。 正文 首先关于压力，前面所述的几个压力的意义以及相互之间的关系为：静压是我们实际仪 表测量的压力对象，我们经常讨论的压力就是静压；动压不是一个真实的压力，也不会去测 1 2 量它，它体现的是流体流动过程中产生的动力效果，用公式p d v 计算，可以看到 2 动压与流体的密度以及流速相关，对于不可压流，动压与流速应该是完全对应的关系 （分布 趋势完全一样）。表压是FLUENT 软件具有的特殊压力，也就是相对压力等同于仪表测压的 读数。软件计算所用的压力全部都是表压。绝对压力就是实际意义中得绝对压力，其值等于 表压加上参考压力。总压等于静压与动压之和，也是一个相对压力 （表压）。需要注意的是， 绝对压力等于静压与参考压力之和，实际关心的压力也是仪表测量的压力，并不包括动压。 只要记住，动压不是一个真实的压力即可。参考压力在大多数情况下都是大气压力，其值以 及位置会影响压力的分布值，但是对压差没有影响，就是说从入口到出口的压力降不受参考 压力影响，但是入口到出口具体压力值受影响。这样说可能有点模糊，在下面的计算实例中 会详细讨论。 其次，几个常用的边界条件。速度入口、压力入口、压力出口很好理解，和实际的情况 对应就是，实际已知什么就可以采用什么边界条件。自由流出口边界条件输入只有一个流出 比重，代表流体从该出口流出去的占比，只有一个出口的话其值肯定就是1，因为所有流体 只能通过这个出口流出。自由流出口的速度压力温度等物理量全部由软件计算得出。 下面，以一个计算实例讨论一下这些概念，以便更好地理解。 问题描述 计算模型如图所示，二维轴对称模型模拟实际的圆管以节省计算资源，我们想模拟计算 出管道里面的流场分布情况，工质为常温水。这里特别指出，坐标原点在入口左下角位置。 四边形网格，壁面进行细化，网格如下 情形1： 已知入口的速度为1m/s，同时入口的绝对压力为10132 （一个大气压），如前所述，这 里的压力特指静压，后面不再冗述，出口压力未知。在这种情形下，毋庸置疑可以选择速度 入口和自由流出口边界条件。雷诺数约为200000，湍流流动，选择常用的k-epsilon 湍流模 型，湍流边界不做讨论，选用默认值。参考压力为10132 ，位置选用默认，先不做修改。 计算结果： 静压分布云图以及管道中心线压力分布如下，可以看出从入口到出口，压力逐渐降低， 中间管道颈缩压力下降更多 （常识不解释）。沿流动方向，压力下降，这是实际物理表现。 再看看动压分布，动压在颈缩位置最高，前面已经说过，动压和速度的平方成正比关系。 速度分布如下，与前面的动压分布图对比可以看出，动压分布和速度分布是一致的。具 体的数值关系也很好查，以入口为例，入口的平均动压为498.9758Pa，平均速度为已知的 3 2 1m/s，流体密度998.2kg/m ，计算0.5*998.2*1 =499.1Pa，这个值就是动压大小，数值计算 的误差几乎忽略。 检查动压、静压和总压的关系，同样以入口为例。读取入口的静压平均静压为 3.720767 Pa，入口总压为502.69656Pa，入口平均动压前面已读取为498.9758Pa，三者关系 为3.720767 +498.